一種飛機壁板自動鑽鉚快速編程方法與流程
2023-05-03 01:23:32
本發明涉及一種飛機壁板自動鑽鉚快速編程方法，尤其是一種涉及較大尺寸的飛機壁板產品自動鑽鉚快速編程方法，屬於cad/cam技術領域。
背景技術：
飛機壁板主要由蒙皮、長桁等零件鉚接或螺接裝配而成，是飛機外形的重要組成部分，具有尺寸大、薄壁且變厚度的特點，其裝配效率和精度要求很高，其進度和質量直接影響整機的生產進度與裝配質量。自動鑽鉚系統能夠自動完成壁板的定位、夾緊、鑽孔／鍃窩、塗膠、送釘、鉚接／安裝、銑平等一系列裝配工藝操作，實現飛機大型壁板快速、高效、精確裝配。隨著國家大飛機項目的實施，我國的自動鑽鉚技術發展迎來了新的契機，作為先進機械連接技術的自動鑽鉚技術也得到了越來越廣泛的應用，目前壁板自動鑽鉚成為飛機自動化裝配最成熟、應用最廣泛的領域。自動鑽鉚設備的應用過程主要包括離線編程和仿真、壁板的定位、程序空運行、自動制孔鉚接和產品下架，其中離線編程和仿真時間約佔壁板類產品自動鑽鉚整個製造周期的50%。離線編程的效率將直接影響整個壁板自動鑽鉚製造周期的長短。當前在自動鑽鉚離線編程過程中，編程人員需手動作出大量的幾何點、線、圓等輔助幾何用於後期編程操作，這類工作重複勞動量大，耗費時間長，約佔整個離線編程時間的三分之一，制約編程效率的提升。本方法則可以很好的解決以上問題，可極大提高離線編程效率，減少編程人員重複勞動量，縮短飛機壁板自動鑽鉚裝配離線編程時間。
技術實現要素：
本發明的目的就是為了解決當前飛機壁板自動鑽鉚離線編程重複勞動量大，編程周期長的問題，提供一種高效和易於實現的飛機壁板自動鑽鉚快速編程方法
本發明為了實現上述目的，採用如下的技術方案是：
一種飛機壁板自動鑽鉚快速編程方法，該方法包括以下步驟：
步驟1、飛機壁板產品和緊固件信息的輸入與獲取；
步驟2、飛機壁板自動鑽鉚緊固件快速分類與創建緊固件位置投影點；
步驟3、定義飛機壁板設計和裝配工藝信息表示；
步驟4、在緊固件位置上快速標識設計和裝配工藝技術要求信息；
步驟5、判斷是否有新的設計更改信息，若產品發布了設計更改，通過判斷設計更改信息對程序是否有影響執行相應修訂操作；
步驟6、根據創建的緊固件位置投影點和標識信息創建自動鑽鉚編程操作；
步驟7、生成自動鑽鉚設備運行程序；
步驟8、完成飛機壁板自動鑽鉚編程工作。
進一步的，在步驟1中：所述的飛機壁板產品和緊固件信息的輸入與獲取：是指在cad/cam環境下打開飛機壁板產品數模，飛機上的緊固件是用一定長度的幾何線條來表示的，並專門放置在飛機產品模型下的緊固件集模型中，通過點選飛機壁板產品的蒙皮實體模型和緊固件集模型，得到飛機壁板蒙皮實體模型和所有緊固件的幾何線，完成信息輸入與獲取。
進一步的，在步驟2中：所述的飛機壁板自動鑽鉚緊固件快速分類與創建緊固件位置投影點是指先抽取步驟1獲取的蒙皮實體模型的外表面得到蒙皮外表面的幾何面，其中蒙皮的外表面是指蒙皮的凸曲面；
再通過依次點選飛機壁板產品模型下長桁、角片、窗框和加強件等零件，每點選完一個零件自動創建一個對應零件的幾何圖形集，循環步驟1所獲取的所有緊固件幾何線，依次與點選的零件實體模型和抽取的蒙皮外表面的幾何面同時求交，若緊固件滿足同時與所選零件實體和蒙皮外表面能創建出幾何交點則求交成功，將該緊固件、緊固件線與蒙皮外表面的交點存放至新建的零件對應的幾何圖形集下，緊固件線與蒙皮外表面的交點即為緊固件位置投影點；
當完成飛機壁板產品相關零件點選時則完成了緊固件的快速分類與創建緊固件位置投影點。
進一步的，在步驟3中：所述的定義飛機壁板設計和裝配工藝信息表示是指將產品設計和裝配工藝技術要求信息用幾何圖形在飛機壁板產品三維模型上進行標識以便於編程人員在編程過程中快速識別技術要求完成編程操作，其中飛機壁板設計和裝配工藝信息表示方法是在相關的緊固件位置上，以緊固件幾何線條為中心畫不同顏色的幾何圓圈來進行標識，圓圈的尺寸直徑範圍為5-20mm，圓圈線的厚度範圍為0.5-2mm。
進一步的，在步驟4中：所述的在緊固件位置上快速標識設計和裝配工藝技術要求信息是指在相應緊固件位置區域快速畫出不同顏色的幾何標識圓圈；
首先框選或點選相應位置緊固件，設置圓圈直徑尺寸，設置相應顏色，循環所選中的緊固件，依次按照所設置的半徑大小和顏色設置快速批量生成幾何標識圓圈。
進一步的，在步驟5中：所述的判斷是否有新的設計更改信息，若產品發布了設計更改，通過判斷設計更改信息對程序是否有影響執行相應修訂操作是指若產品發布了新的設計更改信息，須將更改內容貫徹到自動鑽鉚編製程序中，其中設計更改是指設計部門在產品研製過程中發現自身的設計錯誤或者根據製造單位要求對原產品設計內容進行修改、完善和優化；
若設計更改涉及緊固件位置的變化，則須重新求解更改位置處緊固件與蒙皮外表面的交點和重新標識；若不涉及緊固件位置的變化只涉及技術要求發生變化則只需重新進行標識；
若設計更改不涉及緊固件位置的變化和技術要求變化，則無需進行處理。
本發明的有益效果：
本發明方法能有效提高飛機壁板自動鑽鉚編程人員工作效率，保證編程的質量，改善編程人員編程工作量大、周期長等現狀。實例證明該方法在航空製造企業的實際應用中可以取得良好的效果，能明顯的提高飛機壁板自動鑽鉚編程的效率，大大縮短飛機壁板自動鑽鉚編程周期，從而提高飛機壁板產品製造效率，提升企業的經濟效益。相對於傳統編程方法，本方法具有如下明顯的優點：
（1）飛機壁板自動鑽鉚編程效率高，計算速度快。
（2）準確性高，出錯的概率極低，實用性強。
（3）通用性強，適用於各類飛機壁板產品自動鑽鉚的編程應用。
附圖說明
圖1為本發明的一種飛機壁板自動鑽鉚快速編程方法流程圖；
圖2為單壁板零件蒙皮與長桁連接示意圖；
圖2中：21-長桁；22-緊固件線；23-交點；24-蒙皮凹曲面；25-蒙皮凸曲面；26-蒙皮；
圖3為典型的飛機壁板產品圖；
圖4為產品數模和對應的樹型結構樹圖；
圖5為緊固件快速分類與創建位置投影點效果圖；
圖6為壁板局部放大的標示效果圖；
圖7為緊固件位置和類型更改示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
圖1是本發明的一種飛機壁板自動鑽鉚快速編程方法流程圖。如圖所示，包括以下各步驟：
一種飛機壁板自動鑽鉚快速編程方法，它首先在編制飛機壁板自動鑽鉚設備的運行程序時，通過滑鼠點選蒙皮零件模型和緊固件模型獲取相關的信息輸入。然後將緊固件按安裝零件的不同進行快速劃分，每一類緊固件存放在一個新建的幾何圖形集下，快速創建緊固件線與蒙皮外表面的交點得到緊固件位置投影點，投影點與對應的緊固件放置在同一幾何圖形集下。定義機壁板設計和裝配工藝信息的表示方法。根據定義的標識方法以相關緊固件線為中心快速創建不同顏色的圓圈標識產品設計和裝配工藝技術要求信息。判斷是否有新的設計更改信息，若設計更改涉及緊固件位置的變化，則須重新求解更改位置處緊固件與蒙皮外表面的交點和重新標識；若不涉及緊固件位置的變化只涉及技術要求發生變化則只需重新進行標識；若設計更改不涉及緊固件位置的變化和技術要求變化，則無需進行處理。最後根據緊固件與蒙皮外表面創建的位置投影點和標識的信息創建編程操作，生成自動鑽鉚設備運行程序。
飛機壁板產品和緊固件信息的輸入與獲取是指在cad/cam軟體環境下打開飛機壁板產品數模，通常飛機上的緊固件是用一定長度的幾何線條來表示的，並專門放置在飛機產品模型下的緊固件模型中，通過滑鼠手動點選飛機壁板產品的蒙皮實體模型和緊固件集模型，得到飛機壁板蒙皮實體模型和所有緊固件的幾何線，完成信息輸入與獲取。
飛機壁板自動鑽鉚緊固件快速分類與創建緊固件位置投影點是指先抽取獲取的蒙皮實體模型的外表面得到蒙皮外表面的幾何面，其中蒙皮的外表面是指蒙皮的凸曲面如圖2中的蒙皮外表面25所示。
再通過滑鼠依次點選飛機壁板產品模型下長桁、角片、窗框和加強件等零件，每點選完一個零件自動創建一個對應零件的幾何圖形集，循環步驟一所獲取的所有緊固件幾何線，依次與滑鼠點選的零件實體模型和抽取的蒙皮外表面的幾何面同時求交，若緊固件滿足同時與所選零件實體和蒙皮外表面能創建出幾何交點則求交成功，將該緊固件22、緊固件線與蒙皮外表面25的交點23存放至新建的零件對應的幾何圖形集下，緊固件線22與蒙皮外表面25的交點23即為緊固件位置投影點。
當完成飛機壁板產品相關零件點選時則完成了緊固件的快速分類與創建緊固件位置投影點。
定義飛機壁板設計和裝配工藝信息表示是指將產品設計和裝配工藝技術要求信息用一定的幾何圖形在飛機壁板產品三維模型上進行標識以便於編程人員在編程過程中快速識別技術要求完成編程操作，其中飛機壁板設計和裝配工藝信息標示方法是在相關的緊固件位置上，以緊固件幾何線條為中心畫不同顏色的幾何圓圈來進行標識，圓圈的尺寸直徑範圍為5-20mm，圓圈線的厚度範圍為0.5-2mm。
在緊固件位置上快速標識設計和裝配工藝技術要求信息是指按照技術要求在相應緊固件位置區域快速畫出不同顏色的幾何標識圓圈。首先用滑鼠框選或點選相應位置緊固件，設置圓圈直徑尺寸，設置相應顏色，循環所選中的緊固件，依次按照所設置的半徑大小和顏色設置快速批量生成幾何圓圈標識。
判斷是否有新的設計更改信息，若產品發布了設計更改，通過判斷設計更改信息對程序是否有影響執行相應修訂操作是指若產品發布了新的設計更改信息，須將更改內容貫徹到自動鑽鉚編製程序中，其中設計更改是指設計部門在產品研製過程中發現自身的設計錯誤或者根據製造單位要求對原產品設計內容進行修改、完善和優化。若設計更改涉及緊固件位置的變化，則須重新求解更改位置處緊固件與蒙皮外表面的交點和重新標識；若不涉及緊固件位置的變化只涉及技術要求發生變化則只需重新進行標識；若設計更改不涉及緊固件位置的變化和技術要求變化，則無需進行處理。
下面以一個典型的飛機壁板產品自動鑽鉚編程為例，說明飛機壁板自動鑽鉚快速編程方法。
典型飛機壁板產品如圖3所示,該壁板主要包含了蒙皮、長桁和角片三類零件。
一種飛機壁板自動鑽鉚快速編程方法,它包括以下具體步驟：
步驟1、飛機壁板產品模型和緊固件集信息的輸入與獲取，如圖4所示為壁板產品模型和對應的樹型結構樹，在cad/cam軟體下滑鼠點選壁板蒙皮零件和緊固件集，完成壁板蒙皮零件和緊固件集信息的輸入。
步驟2、飛機壁板自動鑽鉚緊固件快速分類與創建緊固件位置投影點。該壁板包含13條長桁（壁板長桁1不進行自動鑽鉚操作）、88個角片需進行自動鑽鉚制孔和鉚接操作。先抽取蒙皮外表面的幾何面，點選長桁2，如圖5所示，在結構樹上自動創建幾何圖形集「長桁2」，循環步驟1獲取的所有緊固件，依次與蒙皮外表面和長桁2求交，若同時求交成功則將該緊固件和緊固件與蒙皮外表面的交點放置在幾何圖形集「長桁2」下，緊固件與蒙皮的交點即為緊固件位置投影點。按照上述流程依次點選剩餘的長桁和角片零件，完成緊固件的快速分類和緊固件位置投影點創建。
步驟3、定義飛機壁板設計和裝配工藝信息表示。本例中定義圓圈的尺寸規格為直徑10mm，線的厚度為1mm，具體內容包括：紅色圓圈表示該處需制出夾層零件的初孔，孔徑為2.5mm，且該孔作為校正釘安裝孔；白色圓圈表示該處需制出夾層的初孔，孔徑為2.5mm；藍色圓圈表示該處只制出單層零件的導孔，孔徑為2.5mm；綠色圓圈表示該處緊固件孔需按數模手工制出終孔；紫色圓圈表示該處緊固件孔暫不制出；未作標識的緊固件表示該處位置需使用自動鑽鉚制孔並鉚接。
步驟4、在緊固件位置上快速標識設計和裝配工藝技術要求信息。如圖6所示，為展示的壁板局部放大標識圖，根據該壁板自動鑽鉚制孔鉚接技術要求並依據步驟3的定義信息，其標識後的信息如圖6所示。操作過程為用滑鼠依次框選或點選需要標識的同一類要求緊固件，設置圓圈直徑大小為10mm，線的厚度為1mm，圓圈顏色為對應顏色，批量生成圖6中的每一類標識圓圈。
步驟5、判斷是否有新的設計更改信息，若產品發布了新的設計更改信息，通過判斷設計更改信息對程序是否有影響執行相應修訂操作。如圖7所示按照設計更改要求更改2處緊固件位置和緊固件類型。首先根據更改後的緊固件id信息查找和定位到更改緊固件位置，將更改後的兩處緊固件快速分類放置到圖5所示結構樹對應的幾何圖形集「長桁2」下，重新創建緊固件線與蒙皮外表面的交點得到緊固件位置投影點，並刪除更改前的緊固件信息，因為該兩處是需要進行自動制孔和鉚接，所以無需進行額外的標識，完成修訂操作。
步驟6、根據創建的緊固件位置投影點和標識信息在編程軟體中創建編程操作。
步驟7、後置生成自動鑽鉚設備運行程序。
步驟8、完成該飛機壁板自動鑽鉚編程工作。